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如何解決壓縮空氣含水量過高

 專業知識來襲!壓縮空氣含水量過高的危害及解決之道

      壓縮空氣有水對生產造成的危害壓縮空氣帶水會給企業連續生產帶來嚴重影響,為了保證壓縮空氣的生產及輸送正常,滿足生產需要,應該如何去除壓縮空氣中的水分呢?

       在壓縮空氣制造過程中,溫度往往是漸漸下降的。開始時因為空氣壓縮生熱溫度較高,空氣中的濕氣保持汽化狀態。在管道中流動時周圍環境發生熱交換,會使壓縮空氣慢慢冷卻下來。氣溫(周圍空氣溫度)越低,壓縮空氣中的水蒸氣就越容易發生冷凝。當壓縮空氣在使用中從排放口放出時,壓力驟然降低,體積膨脹,溫度降低,會造成壓縮空氣中的水蒸氣進一步冷凝成水。

       壓縮空氣中含水造成的危害主要表現在:在氣動設備上冷凝水會將潤滑油帶走,造成設備效率降低甚至損壞。冷凝水還會加速管路中閥門的磨損,造成氣動控制設備失靈或誤操作;使管路和設備發生銹蝕,若在管路的低點發生積水凍結,管路還有爆裂危險。如在噴涂用的壓縮空氣中含有水霧,會影響涂料在工件上的附著,導致涂裝失敗。

      壓縮空氣帶水可由多種原因引起,既有工藝設計不合理引起,也有操作不當的原因;既有設備本身的結構問題,也有設備及控制元件的技術水平問題。

壓縮空氣含水量過高直接影響空氣管道以及使用壓縮空氣的設備,如何讓空壓機產出來的壓縮空氣含水量達到一個最低點呢?

      眾所周知,我們呼吸的大氣中是含有水分的,只是這一含水量會因為天氣和環境的原因而發生改變。干燥環境下的含水量遠低于高濕度空氣下壓縮空氣的含水量,環境在這里作為一種因素。空壓機自帶的儲氣罐以及外部儲氣罐等作為壓縮空氣儲存的裝置,儲存的大部分是壓縮空氣,但壓縮空氣中會含有少量的水以及潤滑油等物質。因此,壓縮空氣含水量高其中的原因之一在于使用多長時間會排放一次儲氣罐內的水。如長時間沒有排放,儲氣罐內積存的水量過多,壓縮空氣的含水量也會隨之增高。

      壓縮空氣含水量過高還有一個最重要的原因,后處理設備、精密油霧過濾器、冷凍式干燥機、吸附式干燥機、排水器等故障。這些設備主要的作用是過濾壓縮空氣中的水分、油分等成分,使壓縮空氣變得純凈無雜質。

      如制藥廠、玩具廠等這些對壓縮空氣要求較高的廠商,甚者需要對壓縮空氣進行除臭、消毒等工序才能使用。回到空壓機后處理設備,安裝與沒有安裝這些設備的區別在于,常溫下沒有安裝后處理設備的壓縮空氣的含水量在20%-30%左右,而安裝這些后處理設備之后的壓縮空氣含水量會降至0.01%~1%左右。使用質量好的設備,含水量會降至更低或達到不含水的高標準壓縮空氣。如對壓縮空氣要求不高的,空壓機平均每天使用10小時,建議平均每3天左右排放一次儲氣罐、精密油霧過濾器內的水,這樣會降低壓縮空氣的含水量。如每天使用24小時,建議每天排放一次;也可安裝排水器等設備自動排放積水,定期空壓機保養同樣可以降低含水量!

 

一、壓縮空氣帶水的幾種原因分析及解決方法

      螺桿式空壓機本身帶有除水裝置,一般在機器出口處,可初步除去一部分水分,進入后處理設備中的除水、除油和除塵過濾器均能除去一部分水分,但是大部分水分主要靠干燥設備燥機除去,使通過它的壓縮空氣干燥潔凈然后送到用氣管路。很多企業用戶采用微熱再生雙塔吸附式干燥機,但是使用這種干燥機也不能保證壓縮空氣不再有水分析出,下面結合一些實際情況分析一下經過干燥機后壓縮空氣除水不完全的種種原因和解決方法。

 

1、空壓機的冷卻器散熱翅片被灰塵等堵塞,壓縮空氣降溫不好,壓力露點提高,會給后處理設備除水增加難度,特別是春季,空壓機的冷卻器經常會被柳絮堵塞。

      解決方法:在空壓站窗戶上安裝過濾海綿,并經常對冷卻器吹灰,確保對壓縮空氣降溫良好;保證自身除水正常。

 

2、螺桿空壓機的除水裝置——汽水分離器故障。如果空壓機均采用旋風式分離器,在旋風分離器內部增設螺旋擋板來增強分離效果(同時也增加了壓力降)。這種分離器的缺點是其分離效率在其額定處理量時較高,一旦偏離其分離效率就比較差,導致露點上升。

     解決方法:定期檢查氣水分離器,出現堵塞等故障及時處理,如果在空氣濕度較大的夏季發現氣水分離器不排水,應立即進行檢查處理。

 

3、工藝壓縮空氣用量大,超出設計范圍,壓縮空氣在空壓站與用戶端壓差較大,導致氣流速度高,壓縮空氣與吸附劑接觸時間短,并且在干燥機內分布不均勻,在中部流量集中,使中間部分的吸附劑過快飽和,飽和后的吸附劑無法有效的對壓縮空氣中的水分進行吸附,壓縮空氣夾帶大量水分從中央集中通過,產生“隧道效應”,導致用氣端有大量液態水。另外,壓縮空氣在輸送過程中向低壓端擴吸附式干散過快,其壓力迅速降低,同時使溫度降低較大,低于其壓力露點,水蒸汽在過飽和狀態下析出,冬季會迅速在輸送管道內壁上凝固掛冰,掛冰越來越厚,最后可能把管道徹底堵死。

      解決方法:增加壓縮空氣的流量。可把多余的儀表風補充到工藝風中,在工藝風干燥機前端接入儀表風,用閥門控制,解決工藝用壓縮空氣供氣不足問題,同時,也解決了壓縮空氣在干燥機吸附塔內產生“隧道效應”的問題。

 

4、吸附式干燥機使用的吸附材料為活性氧化鋁,其填充不緊密會在強力的壓縮空氣沖擊下相互摩擦和碰撞導致粉化,粉化會使吸附劑空隙越來越大,大量的壓縮空氣從空隙中通過未得到有效處理,最終導致干燥機失效,此問題在現場體現為除塵過濾器內有大量液體水和漿化現象。 

      解決方法:填充活性氧化鋁時盡可能緊密填實,使用一段時間后行檢查、補充。

 

5、壓縮空氣帶油會導致活性氧化鋁油中毒而失效。螺桿空壓機使用的超級冷卻劑具有高導熱性,用來冷卻壓縮空氣,但是其與壓縮空氣分離不完全,會使送出空壓機的壓縮空氣帶油,壓縮空氣中的油會附在活性氧化鋁瓷球表面,堵塞活性氧化鋁的毛細孔,使活性氧化鋁失去吸附能力而發生油中毒,失去吸附水分功能。

     解決方法:按時更換油分離器芯、后置除油濾芯,保證空壓機油氣分離徹底、后置除油過濾器除油良好,另外,機組內超級冷卻劑不得超量。

 

6、空氣濕度變化大,各定時排水閥的排水頻次和排水時間調整不及時,可使各過濾器內積水越來越多,這些積水可再次被帶入壓縮空氣中。

      解決方法:定時排水閥的排水頻次和時間可根據空氣濕度和經驗設置。空氣濕度大,應增加排水頻次,同時增加排水時間,調整標準為觀察每次排水時剛好能把積水排盡而又不排出壓縮空氣。另外,輸送管路加保溫、蒸汽伴熱;在低點處加排水閥,定時檢查、排水,通過此措施可防止冬季凍管, 并可除去壓縮空氣中的部分水分,減輕壓縮空氣帶水對用戶的影響。通過分析壓縮空氣帶水原因,并采取以上相應措施加以解決。

 

二、壓縮空氣含水量計算公式

      在濕空氣中,1kg干空氣含有水蒸氣的重量叫做“含濕量”,常用d來表示,單位:g/kg干空氣。含濕量的計算公式是:

 d=622·Ps /(P-Ps)   或   d=622·φPsb/(P-φPsb)

       式中:P——空氣壓力(Pa),Ps——水蒸氣分壓力(Pa),Psb——飽和水蒸氣分壓(Pa),φ——相對濕度(%)。

      從上式可以看出,含濕量d幾乎同水蒸氣分壓力Ps成正比,而同空氣總壓力P成反比。d確切反映了空氣中含有的水蒸氣量的多少。由于在某一地區,大氣壓力基本上是定值,所以空氣含濕量僅同水蒸氣分壓力Ps有關。當壓力P提高后,空氣中飽和含濕量將減少。

      壓縮空氣的相對濕度φ′及實際含水量φ′s由下式確定:

 φ′=φ(Pb·P)/(Pb·P)  或  ρ=φ′·ρb(kg/m³)

    式中:P  P′——壓縮前、后空氣的絕對壓力(Pa)

  Pb Pb′——壓縮前、后與各自溫度下的飽和水蒸氣分壓(Pa)

  φ——壓縮前空氣的相對濕度(%)  φ′壓縮后空氣的相對濕度(%)

  ρb——壓縮后與其溫度相對應的飽和水蒸氣密度(g/m³ )

  若φ′=100%,則壓縮空氣處于飽和狀態。壓縮空氣的飽和水蒸氣分壓:

  Pb=φ (Pb·P′)/P(Pa)

 該式可用來確定壓縮空氣的壓力露點與常壓露點的對應換算關系。 

 

來源:壓縮機雜志

 

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